水面舰艇革命

章明

2013年10月28日，美国海军最新型隐身驱逐舰DDG-1000型朱姆沃尔特级首舰在推迟了近10天后，在巴斯钢铁公司船厂正式下水。船厂未举行豪华的下水仪式，现场仅有十名目击者观看了全过程。该舰采用了全隐身设计的外形等先进技术，代表了世界水面舰艇当前的最高发展水平，被美国官员誉为“不亚于战列舰对一战、航空母舰对二战的重要性”。

DDG-1000始于1994年开始的DD-21项目，其目的是研制、建造适应21世纪作战需要的新型多功能驱逐舰，主要任务是为岸基部队提供精确打击与持续饱和火力支援，并对陆地目标实施独立攻击。DDG-1000驱逐舰被认为是美国海军在新世纪保持全球技术领先地位的关键项目。美国还打算通过它开发新一代水面舰艇的关键技术。美国海军现役舰艇使用的技术，如“宙斯盾”系统、垂直发射系统、“战斧”巡航导弹等都是上世纪80年代研发的，少部分研发自70年代。进入新世纪后，随着瑞典维斯比级隐身护卫舰等先进舰艇的出现，美国海军逐渐感到其曾经拥有的强大技术优势受到挑战。而随着订单的不断减少，美国国防工业力量也受到很大冲击。因此，美国海军希望通过研发新一代水面舰艇，开发海军新一代装备技术，重新占领世界装备技术的制高点。

四大关键先进技术

DDG-1000采取的先进技术可以分为四大类。

@全面隐身

DDG-1000的满载排水量14564吨，全长182.8米，全宽24.6米，吃水8.4米。如果按照以往的舰艇设计，如此巨大的战舰在雷达屏幕上将会是一个巨大的目标。美国海军考虑到未来强大对手的舰载、机载、岸基等对海打击武器可能造成的威胁，不得不要求将电磁信号削减能力、也就是俗称的隐身能力提到一个前所未有的高度。在1994年DD-21项目的《任务需求书》、《作战使用需求书》等原始档案中，美国海军就要求新型驱逐舰必须采用新型船型、材料、共形天线等设计，以使该舰具有极小的雷达反射面，以及较低的磁、声与红外信号特征，降低被探测的可能性，并提高其生存性。

为了达到这个目的，DDG-1000采用了隐身性能极佳的仿古穿浪内倾单体船型。其实早在论证阶段，美国海军就曾评估过4种船型。传统单体船尽管设计风险低，但在隐身能力方面有不可克服的巨大缺陷，即使船体采取隐身设计，仍然会在海浪中摇摆产生趋近垂直的雷达反射面，从而大大降低舰船的隐身效果。相关船厂对双体船和三体船经验不足，承建的风险过大。研究人员发现，穿浪内倾单体船型采取干舷和上层建筑内倾设计，从上到下的截面均是逐渐向内收缩的倒“V”字型，可将敌方水面舰艇或掠海飞行导弹的照射雷达波反射到空中，偏离原来的发射源。此外，这种船型的航行阻力远低于传统单体船，不容易因舰身摇摆而破坏整体隐身性能。

DDG-1000采用集成复合上层建筑和孔径结构。这是当前各国海军都在抓紧研究和验证的一种上层建筑构建模式，即将雷达天线、通信天线等多个天线集成在由复合材料、复合结构构成的一体化上层建筑中。DDG-1000的整个集成复合上层建筑与其容纳的天线都由雷声公司负责设计，共分为7层，基底长约60.96米，宽约24.38米，是世界上最大的舰船复合结构。整体造型由下往上向内收缩以降低雷达反射截面积，除了容纳传统的舰桥以及所有的电子设备天线之外，还容纳了主机烟囱的排烟道，尾部则是直升机库。建筑上半部外壁面开有70个内置的天线孔，用来安装舰上所有电子装备的射频天线，均以平面阵列天线的形式安装于表面，只在顶端一个六面体角锥形结构内放置传统的旋转式雷达天线（如导航/直升机管制雷达）。该角锥结构的材料采用“频率选择材料”，只有符合该孔径天线波段的电磁波能够进入上层建筑，敌方雷达的电磁波都会被吸收，可大幅降低雷达反射截面积。采用集成复合上层建筑后，不仅内部的电子设备不再暴露于外界，免受风、水、烟、雾等环境侵蚀，电子系统的故障率与维修成本将大幅降低；而且由于没有传统的外部旋转设备，减小了被敌方侦测的概率。

此外，美国海军对红外、音响信号等也进行了抑制处理。动力系统的废气先通过海水冷却和空气冷却两次降温，再由顶部的排气口排出，只有从顶部才能有效探测到。采用减震浮筏、低噪设备、机械装置隔音罩等降噪措施，使得水面航行时的噪音降至110分贝，相当于后期型的洛杉矶级攻击核潜艇，改变过去水面舰艇比潜艇嘈杂、导致潜艇总能在远距离先探测到水面舰艇的现象。

@综合动力技术和全电推进

目前世界大多现役军舰的动力系统和其它系统都是分离的，主发动机产生的能量主要用于推进系统，而舰用传感器、武器系统等均靠专用发电机组提供能量。DDG-1000采用综合动力系统和全电推进方式，主要由涡轮发电机组、配电系统和推进电机三部分组成。涡轮发电机组包括主涡轮发电机和辅助涡轮发电机，分别由2台MT-30燃气轮机和2台4500型燃气轮机驱动。其中MT-30燃气轮机由波音-777客机用的“瑞达800”航空发动机改进而来，在气温26℃时的单机功率为36兆瓦，15℃时可达40兆瓦。它采用全权数字发动机控制技术，热效率达到40%，主要部件的大修间隔为24000小时，舰上可维护的平均故障间隔约为2000小时。正是因为该燃气轮机具有较高的单机功率，优异的可靠性和可维护性，让美国海军最终放弃WR-21和LM-2500+G4这样强大的动力系统而选择了MT-30。

DDG-1000的综合动力系统中，主机的动力将全部用于发电，然后由电力驱动船上所有分系统，既可提供交流电，也可提供直流电，以便用于推进、生活设施和作战系统。全舰动力来源一致，因此可由计算机进行控制，效率与便利性大增。在全功率情况下，航速将超过30节。如果一台主燃气轮机故障，则该发电机组可以被隔离，航速还可以达到27节。

另一方面，综合动力系统和全电推进方式不需要减速齿轮箱及大量复杂机械装置，发动机组直接与推进电机相连接，机械噪声和振动大幅下降，同时整个动力系统的维修成本、故障率、系统复杂度等皆可大幅降低。endprint

@双波段雷达系统

这套系统包括X波段的SPY-3多功能雷达和S波段的SPY-4体搜索雷达，由洛克希德马丁公司和雷声公司共同研制。

SPY-3是一种固体有源相控阵雷达，天线尺寸2.72×2.08米，重约2.5吨。最大特点是低空搜索性能优异，特别是对高超音速、掠海飞行的隐身反舰导弹具备很强的早期探测能力，可为各种舰载导弹提供目标指示，包括“改进型海麻雀”导弹、“标准”-2/3导弹以及未来的反巡航导弹导弹。

SPY-4则是一种S波段有源相控阵警戒雷达，天线尺寸4.06×3.86米，重约10吨。最大特点是具备三维搜索能力，范围从低空到高空，作用距离超过500千米，主要任务是进行广域搜索、跟踪，并负责海上的气象观测。

两部雷达的天线孔径以共坐标的形式工作，最大限度地利用了雷达资源。两个波段均能与舰载导弹系统进行无缝连接，实现数据的上行传输和下行传输，尤其是在进行多通道引导作战时，当一个波段工作量过大，另一个波段能够分担其任务。两种波段雷达搭配使用可实现在广阔海域从海面到天顶半球内的精确探测，早期捕捉来袭的威胁目标，采取恰当的作战行动。该系统标志着美海军首次实现由1部资源管理器对2个雷达波段进行控制的能力，代表了当前雷达体制发展的方向。这种雷达系统将是美国海军新一代舰艇的标准配置，新一代航母上也将装备。

此外，与目前各国海军相控阵雷达普遍使用的四阵面结构不同，DDG-1000双波段雷达采用三阵面相控阵天线构型，单面天线的波束覆盖范围几乎达到电子扫瞄天线的极限，这意味着美国在信号控制与处理技术上获得了飞跃的进步，可以提升到理论上限。减少一面天线就意味着减少25%的体积重量，系统成本亦可降低。该双波段雷达系统能够同时支持防空作战、态势感知、对岸攻击、海上火力支援、海上搜索、舰艇导航、空中交通管制等多项任务，可减少舰艇上雷达的数量。但由于研制费用一涨再涨，五角大楼不得不于2010年5月决定DDG-1000只装备SPY-3。目前有消息称，美国正在努力研制一种更先进的空中导弹防御雷达（AMDR），用来应对弹道导弹防御，用以取代SPY-4雷达的空缺。

@先进垂直发射系统

DDG-1000采用了80具联合防卫公司与雷声公司联合研制的MK-57“先进垂直发射系统”。这是美国海军首部采用开放式结构设计的导弹发射系统，采用了通用的软件和硬件结构，实现了与“全舰计算环境”的互连，降低了新式导弹上舰的费用。当需装备一种新型导弹时，MK-57无须修改发射系统本身的控制软件和硬件，只需要更换新的导弹控制与软件接口即可。这是目前的MK-41、48发射系统所不具备的。此外，MK-57的发射筒内径比MK-41大很多，能装填MK-41容纳不下的武器。根据设计要求，MK-57能在不对发射装置做重大改进的前提下发射现有的垂直发射导弹外，还能够发射体积、重量更大的未来新型导弹，必要时还能够发射弹道导弹。为了避免敌人导弹命中战舰造成弹药库爆炸，DDG-1000将MK-57系统设于船体两侧的内外层舰体之间，远离船体重要区域。即使中弹发生爆炸，爆炸力量也会被导向船外，从而有效提高战舰的生存能力。

海战的革命

与目前世界上最强大的阿利·伯克级导弹驱逐舰相比，DDG-1000的水面火力、反导能力提高了3倍，雷达辐射面减少到1/50，防空能力提高了10倍，近海作战能力提高了10倍。虽然长度和重量都超过了现有驱逐舰，但人员却只是伯克级的一半。

军事专家普遍认为，战舰靠火力保护自己的时代已经过去，必须先发制人，甚至要在没被敌发现之前就采取行动。DDG-1000就秉承这样的设计思想。各种试验表明，经过全隐身设计后，这种1.5万吨战舰的雷达反射截面仅与一艘小渔船相似，为现役驱逐舰的1/64。现有工作体制的对海搜索雷达对其探测距离将会相应缩短近80%-90%。现役的反舰导弹，如“鱼叉”、“飞鱼”，大多采用主动雷达末制导方式。为了避免捕捉一些太小的低价值目标，在其制导系统中设定了所要求目标的最小RCS门限值。从目前美国海军的宣传报道数据推测，DDG-1000的RCS值会低于大多数导弹的门限值，可根据需要将其航行特征伪装成小型渔船或商船，或混杂在渔、商船中，使对方不能通过雷达识别出目标的性质。这就导致即使对手难以发现DDG-1000，即使发现并对其发射了反舰导弹，也会因导弹的末制导受限而无法发现和锁定目标。

目前海上作战，作战双方往往为了寻求较强的海上打击力与防护力，通常以编队的形式活动，有时为了提高作战能力，编队比较庞大。而DDG-1000全隐身舰艇的出现将改变这种状况，海上编队将趋向小型化甚至单舰发展，一方面为了使自身的隐身优势得到充分发挥，隐身舰艇组成编队不宜庞大；另一方面隐身舰艇的生存能力已得到提高，因此编队的战舰组成数量不需要过多。

DDG-1000综合动力技术和全电推进方式的项目负责人吉姆·唐尼上校说：“DDG-1000驱逐舰先进的综合动力系统能够产生78兆瓦的电力，在经济航速下仅有25%的能量用于战舰航行，其余约75%可用于其它各系统。与现今的战斗舰艇相比，该舰有3-6倍的富裕能量。”有如此强大的电力系统，诸如电磁轨道炮、高能激光器等先进武器才能得以装备和使用。如果装备电磁轨道炮，每分钟可发射12发炮弹，其初速为2.5千米/秒，打击目标时速度为1.5千米/秒，1枚9.1千克重的弹丸就能击穿数十英尺厚的加厚混凝土防御工事。而激光武器更是在防御对抗反舰巡航导弹方面独具优势。作为未来至少10年中唯一可用的定向能武器平台，DDG-1000将帮助海军把这些新装备逐一投向海洋，最终作用于海上作战样式、战术、战略等各个层面，从而产生革命性的质变。

双波段雷达集成了当前海军战舰上5部以上独立雷达所提供的功能，使得雷达操作人员大大减少。世界其他海军也大力发展双波段雷达，并且不断探索雷达电子设备和上层建筑的融合设计，如英国的45型、法国的地平线级等，都局部进行了融合。绝大多数在研战舰均在一定程度上效仿DDG-1000，但是均没有达到它的技术水平。

有人认为DDG-1000采用了许多过分先进的技术，建造成本太高。因此在美国海军预算不断吃紧的情况下，DDG-1000建造数量只有区区3艘，而且没有合适的作战区域，最后只能作为新型武器系统的试验平台，重现海狼级核潜艇的一幕。但笔者认为，DDG-1000是美国海军30年来首次推出的新型驱逐舰，是其21世纪多任务水面战舰的首级，虽然初始建造的数量并不多，但是根据美国海军30年发展规划和战略调整计划，未来亚太地区将是关注的重点，随着东亚强国海上力量的不断增强，先进的战舰不断服役，特别是宙斯盾战舰增多、区域拒止能力初步形成，美国海军将不得不远离亚洲大陆海岸线，原有的濒海作战舰艇和理念肯定会随着形势的变化而改变。而DDG-1000将依靠自身强大的隐身能力和弹药携带能力，凭借先进的雷达电子设备和网络中心战平台，伴随航空母舰成为海军作战或海上联合作战的主要力量，提供强大的对陆、对海、对空攻击能力，确保取得战场绝对优势，从而成为像F-22战斗机那样的划时代武器。endprint